聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料的制备及其电化学性能

采用液相化学沉积法,并引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）制备得到聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料。采用热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、恒流充放电和循环伏安（CV）表征其物化性能和电化学性能,结果表明,聚乙烯吡咯烷酮可有效提高硫/碳复合材料的电化学性能。0.35 C充放电时,所得聚乙烯吡咯烷酮包覆硫/碳复合材料首次放电比容量达到1 415.3 mAh/g(按单质硫的质量计算),120次后比容量保留为903.3 mAh/g,容量保持率为63.8%;2 C充放电时,首次放电比容量可达到904 mAh/g,200次后比容量仍能保持在486.8 mAh/g。     

正极材料纳米Li2FeSiO4/C的溶胶–凝胶法合成及电化学性能

采用溶胶–凝胶法,以抗坏血酸作为碳源并添加表面活性剂聚乙二醇(PEG)合成纳米复合材料Li2FeSiO4/C。研究了PEG对Li2FeSiO4/C结构及电化学性能的影响。结果表明:添加PEG后合成的纳米Li2FeSiO4/C颗粒细小(约50nm),表面均匀包覆一层碳。因此,纳米复合粉体Li2FeSiO4/C在充放电过程中具有更小的扩散阻力和更高的电导率,而均匀的碳层能够减少活性物质与电解液之间副反应的发生。室温下以C/16倍率充放电,首次放电比容量为138.2mAh/g,并且在不同倍率下循环40次后仍保持在130.4mAh/g。     

PVA析出法包覆LiFePO4正极材料的研究

利用聚乙烯醇(PVA)在水和乙醇中溶解度的不同使PVA均匀析出,可同时使PVA和超细导电碳(SP)均匀包覆在水热合成的LiFePO4表面。该方法不仅在LiFePO4颗粒之间形成三维网状碳结构,而且在LiFePO4颗粒表面形成均匀的无定形碳包覆层。碳包覆后的磷酸铁锂0.2 C首次放电容量由120 mAh/g提高到140 mAh/g,5 C放电容量由10 mAh/g提高到100 mAh/g。     

Li4Ti5O12@C复合材料的制备及其性质研究

本文以葡萄糖为碳源,采用原位复合法制备锂离子电池复合负极材料Li4Ti5O12@C,同时探讨了不同碳包覆量对Li4Ti5O12的影响。通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成出的材料结构及表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗等技术对其进行电化学性能测试。结果表明：碳包覆量为3 %的Li4Ti5O12颗粒均匀且电化学性能最好。在0.5 C下,首次放电比容量为185.9 mAh/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mAh/g。在2.0 C下,首次放电比容量为99.9 mAh/g,材料表现出优良的电化学性能。     

碳源对碳热法制备LiFePO4/C复合电极材料性能的影响

以廉价的Fe2O3为铁源,(NH4)H2PO4为磷源,Li2CO3为锂源,分别以乙炔黑、葡萄糖、PEG6000为还原剂和碳源,采用碳热还原法制备了LiFePO4/C复合材料。X射线衍射(XRD)分析表明用三种碳源都合成了橄榄石结构的LiFePO4。扫描电子显微镜(SEM)分析显示,以PEG6000为碳源合成的LiFePO4/C复合材料粒径较小,较均匀,且有较好的碳包覆。以充放电曲线、循环性能和交流阻抗等测试研究了材料的电化学性能,结果表明,以PEG6000为碳源合成的材料的电化学性能较好,0.1C、1C下首次放点比容量分别为144.7 mAh/g、132 mAh/g。     

石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的合成及性能研究

通过溶胶凝胶法合成了石墨烯包覆的橄榄石型LiFePO4/石墨烯正极复合材料.实验采用在磷酸铁锂前驱体制备过程中加入石墨烯,经高温煅烧后实现了石墨烯与磷酸铁锂的均匀包覆.研究了石墨烯对正极材料的结构和电化学性能的影响.研究结果表明,LiFePO4/石墨烯复合材料的颗粒尺寸比纯LiFePO4明显减小,石墨烯包覆后的LiFePO4材料的电荷转移电阻显著降低,在0.1C电流密度下的首次充放电比容量达到143.6 mAh/g,循环性能也得到较大提高.     

低成本硅纳米管/碳复合材料的制备及储锂性能

以天然硅酸盐矿物还原制备硅负极材料,即可以继承天然矿物结构来提高硅材料的电化学性能,又具有低成本的特点。以天然埃洛石铝热还原的产物为原料,沥青为碳源,采用简单的蒸发溶剂的方法制备了硅碳复合材料。结果表明：硅是以直径为30 nm左右的纳米管形式存在,碳层均匀地包覆在硅纳米管上,使得硅碳复合材料的直径增大,碳层厚度约为7 nm,碳以无定形结构存在,碳包覆还导致比表面积下降。电化学测试表明,与硅纳米管相比,当包覆碳含量(质量分数)为15%时电化学性能最好,首次充放电容量分别为1 387.8 mA·h/g和1 615.7 mA·h/g,首次Coulombic效率达到85.9%。不但保持住了硅纳米管的首次充放电效率,循环性能得到大幅度提升,与硅纳米管的循环200次容量保持率38%相比,包覆碳含量为15%的循环200次容量保持率提高了45.8%。包覆碳含量为15%的硅/碳复合材料的500次循环后比容量为1 065.6 mA·h/g。容量保持率为76.8%。     

改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究

对粒径为12μm的天然鳞片石墨进行表面碳包覆改性,并对包覆前后样品的微观结构和电化学性能进行了研究。结果表明:包覆改性提高了天然石墨的振实密度、表面形貌和电化学性能,在0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C和10 C倍率下,对应的可逆容量分别为368.6 mAh/g、362.6 mAh/g、353.8 mAh/g、340.6 mAh/g、298.6 mAh/g、228.2 mAh/g和150.2 mAh/g,相对于天然石墨,可逆容量分别提高了6.2 mAh/g、20.9 mAh/g、31.6 mAh/g、42.1 mAh/g、52.4 mAh/g、80.0 mAh/g和58.0 mAh/g,碳包覆小粒径天然石墨表现出的良好的倍率性能,有望应用于电动车用锂离子电池中。     

气相沉积碳包覆磷酸铁锂的制备及性能

磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料,具有原材料来源丰富、价格低廉、对环境友好等特点.包覆碳及加碳制成复合材料是提高LiFePO4材料电导率的有效方法之一.实验中以苯为碳源,采用化学气相沉积方法在固相反应法制备LiFcPO4材料的过程中对材料表面进行碳包覆.用X射线衍射分析,扫描电镜和透射电镜对碳包覆LiFePO4材料的结构形貌进行了表征.用电池测试系统对其电化学性能进行了研究.结果表明:以苯为碳源的化学气相沉积方法合成的LiFePO4材料的平均粒径为200nm,材料表面均匀地包覆了4～5nm厚的碳层·电化学性能测试表明:碳包覆LiFePO4在O.1C倍率下放电容量达到151.6mAh/g,1 C放电容量达到125.8mAh/g,体现了良好的倍率放电特性和循环性能.     

锂离子电池用硅负极材料的改性

采用以葡萄糖为还原剂的银镜反应体系,对硅粉进行表面改性。对不同硅银质量比的硅银复合材料进行物相和形貌分析,并将其作为锂离子电池负极材料进行充放电测试。结果表明,硅粉表面包覆了一层均匀致密的银颗粒,在一定程度上抑制了硅在脱嵌锂时的体积膨胀,改善了电极的循环性能。硅银复合材料作为负极的锂离子电池首次放电比容量达1840mAh/g,30次循环后逐渐降至533mAh/g。     

锡碳负极材料的结构与电化学性能研究

本论文将SnCl4溶解于蔗糖溶液中,然后通过液相法包覆到人造石墨的表面,最后经高温还原法在人造石墨基体表面包覆了均匀分散有Sn纳米颗粒的硬碳材料,制备得到了一种新型Sn/C复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)对Sn/C复合材料的结构进行了表征,并通过恒流充放电、循环伏安(CV)、循环、倍率等方法对其电化学性能进行了研究。结果表明:蔗糖加入量分别为1mmol、5mmol、15mmol时,材料的结构和电化学性能均产生较大变化,其中蔗糖加入量为1mmol时,Sn/C复合材料的电化学性能优异,在100mA·g~(-1)的电流密度下,首次放电容量达897.2mAh·g~(-1),首次库伦效率为62.85%,在50次循环后,材料的可逆比容量依旧保持在459.2mAh·g~(-1),并且倍率性能良好。本实验制备工艺简单,对于在实际生产中的应用具有重大意义。     

碳掺杂改善LiFePO4电化学性能

采用葡萄糖为碳源,通过固相合成法制备了掺碳的LiFePO4正极材料,并对样品的性能进行了研究分析.结果表明,少量的碳掺杂并未改变LiFePO4的晶体结构但显著改善了其电化学性能,LiFePO4/C样品的粒度较小粒径分布均匀,0.1 C首次放电比容量为141.9 mAh/g,循环50次后容量下降11.2 mAh/g,以1 C倍率首次放电比容量为126.5 mAh/g,循环50次后容量保持率为87.2%.     

原位合成Si/(SiO+Ag)复合负极材料及电化学性能

开发一种机械化学原位固相反应合成硅基复合材料,该方法通过球磨过量微米Si和Ag₂O,使其在球磨破碎过程中原位形成SiO和Ag颗粒并附着在基体Si上,简记Si/(SiO+Ag),并以沥青为碳源采用高温煅烧制备碳包覆硅基复合材料Si/(SiO+Ag)-C。这两种复合材料都展现出良好的倍率性能,在低电流密度(0.12 A/g)下分别表现出1422和1039 mA h/g的可逆比容量,而在高电流密度(2.4 A/g)下仍能获得672和393 mA h/g的可逆比容量；当电流密度再次恢复到0.12 A/g时,可逆容量可恢复到1329 和961 mA h/g。相比之下,碳包覆硅基复合材料表现出更好的循环稳定性,经80次循环后容量仍然稳定在943 mA h/g以上。这种突出的倍率性能归因于硅基颗粒细化及原位形成纳米Ag颗粒导电特性,而循环稳定性的提高与原位形成SiO和包覆碳构成的双相缓冲结构有关。     

锂硫电池正极材料的制备及电化学性能

目的：制备高性能的锂硫电池正极材料。方法：通过碳化表面包覆聚合物的磷钨酸铵微球,制备碳包覆的氧化钨,在其表面负载稀土氧化物,并与单质硫复合,制备硫正极材料。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜对制备的材料进行表征,采用恒电流充放电方式测试材料的电化学性能。结果：在0.1C的倍率下,硫电极首次放电容量为1 263.7 mAh/g S,循环100次后的放电容量仍然保持有840.6 mAh/g S,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性。结论：负载稀土氧化物的策略可以有效提升硫电极的电化学性能。     

碳源对碳热法制备LiFePOJ4/C复合电极材料性能的影响

以廉价的Fe20,为铁源,（NH,）H2PO。为磷源,Li2CO,为锂源,分别以乙炔黑、葡萄糖、PEG6000为还原剂和碳源,采用碳热还原法制备了LiFePOdC复合材料。x射线衍射（x】Ⅷ）分析表明用三种碳源都合成了橄榄石结构的LiFePO。。扫描电子显微镜（sEM）分析显示。以PEG6000为碳源合成的LiFePOdC复合材料粒径较小,较均匀,且有较好的碳包覆。以充放电曲线、循环性能和交流阻抗等测试研究了材料的电化学】生能,结果表明,以PEG6000为碳源合成的材料的电化学性能较好。0．1C、1C下首次放点比容量分别为144．7mAh／g、132mAh／g。     

Ni(OH)_2/C作为锂离子电池负极材料的研究

采用控制沉淀法制备Ni(OH)2/C复合材料,用XRD和SEM表征材料的结构和形貌。首次将材料用于锂离子电池,通过充放电测试、循环伏安法和交流阻抗实验研究其嵌/脱锂行为和电化学性能。结果表明,Ni(OH)2/C复合材料具有嵌/脱锂性能,首次可逆比容量达到992mAh/g,20次循环后的可逆比容量为211mAh/g,循环效率为95.6%,高于Ni(OH)2材料(128mAh/g和94.4%),循环性能的改善可归因于掺杂石墨后,使电极电导率明显提高,同时减缓体积效应。     

固液结合法制备LiFePO4正极材料及其性能研究

采用固液结合法制备了LiFePO4正极材料。首先以共沉淀法制得了FePO4前驱体,再以葡萄糖作为碳源通过固相碳还原法制得目标产物LiFePO4。运用XRD和SEM对材料进行物理表征,恒流充放电和循环伏安测试对材料的电化学性能进行分析。结果表明,以固液结合法制备的材料结构单一,颗粒微细,粒径分布均匀,振实密度约为1.40g·cm-3,在室温0.1C下材料的放电比容量为156.8mAh·g-1,1.0C下放电比容量为126.2mAh·g-1,样品在1.0C下经过20次循环后,容量为120.4mAh·g-1,其容量保持率为95.4%。该法制备的材料既实现了液相法制备材料形貌可控的优点,又具备了碳还原与碳包覆同时作用的特点,材料的形貌,振实密度,和电化学性能均得到显著改善。     

TiNb_2O_7@C纳米复合材料的制备及储锂性能研究

本文以柠檬酸为碳源,利用溶胶-凝胶法合成出TiNb_2O_7@C纳米复合材料,利用SEM、TEM、XRD和恒流充放电等手段对材料进行表征分析。TiNb_2O_7@C纳米复合材料的尺寸约为60～80 nm,并且表面包覆一层厚度约1～2 nm的碳层。用作锂离子电池负极材料,TiNb_2O_7@C纳米复合材料展现出优异的电化学性能:在10C倍率下经过500次循环后,TiNb_2O_7@C纳米复合材料的放电比容量保持在214 mAh/g,容量保持率为87%。     

以淀粉为碳源制备锂离子电池负极用Sn/C复合材料的研究

以玉米淀粉为碳源,锡酸钠为锡源,通过碳热还原的方法制备了Sn/C复合材料。采用XRD,SEM,TEM等手段对材料的结构和形貌进行表征。结果表明,以玉米淀粉为碳源,锡酸钠为锡源制备的Sn/C复合材料碳基体能对金属锡形成很好的分散和包覆,在结构上具有良好的稳定性;600℃处理得到的样品具有最佳的比容量和循环性能,其首次脱锂比容量为583 mA.h/g,循环10次后其充放电效率达95%。     

Co_3O_4/CuO微球修饰的三维炭网络及其对储锂过程的强化

以煤基氧化石墨烯(CGNS)为基体,采用两步水热法成功构筑了三维异质结构的Co_3O_4/CuO/CGNS复合材料,并进一步考察了材料作为负极材料的储锂性能。结果表明:Co_3O_4/CuO微球表面包覆石墨烯碳层不仅能够强化储锂过程,显著提高复合材料的导电性,而且能抑制其在充放电过程中的体积变化。在0.1 A/g的电流密度下循环100次后,复合材料的可逆容量为941.6 mAh/g;当电流密度增大至1 A/g,经过300次长循环,其可逆容量仍可保持在511.6 mAh/g。Co_3O_4/CuO/CGNS优异的电化学性能可归因于三维炭网络稳定了电极的整体结构,且异质结构内的协同效应可强化电子和离子的有效传输。